阿特拉斯牙輪鉆機CDM75D 液壓故障分析

摘要：文章分析了CDM75D在準東煤礦近三年的使用的情況，發現由液壓故障引起的設備停機已成為最主要的故障，快速解決其液壓故障是提高設備利用率最有效的手段。

關鍵詞：CDM75D牙輪鉆機；液壓系統；液壓故障

中圖分類號：TD41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0090-02

葛洲壩易普力股份有限公司于2010引進的三臺CDM75D壓輪鉆機，在新疆準東露天煤礦進行爆破穿孔作業。CDM75D是阿特拉斯· 科普柯生產的爆破穿孔鉆機，是全球牙輪鉆機杰出代表，其為履帶式、頂驅回轉頭的多桿成孔回轉的鉆機，鉆孔直徑可達9-7/8英寸到10-5/8 英寸（251 ～270毫米）。鉆機可裝載35英尺（10.7米）長的鉆桿，鉆孔深度可達175 英尺（53.3米）。鉆機的液壓驅動鋼絲繩進給系統能夠提供75000 磅（34020千克）鉆頭負載。CDM75D壓輪鉆機的液壓系統，擔負著鉆機鉆架的起落、千斤頂支柱的調平、底盤的行走、轉盤換桿器對鉆桿的處理以及對鉆頭的更換，依靠液壓系統的控制實現了鑿巖穿孔的高速進行。從現場維護檢修情況，液壓故障是影響設備出勤率的主要原因之一，為了保證出勤率，快速解決由液壓故障引起的停機，就必須了解故障的原因。

1 牙輪鉆機液壓系統組成

CDM75D液壓能由三臺液壓泵提供，三臺液壓泵將發動機的機械旋轉能轉化成各液壓馬達和液壓缸執行必要的鉆進和推進任務所用的液壓能。

行走系統 ：CDM75D鉆機安裝在雙履帶行進裝置上，每根履帶都由固定排量液壓馬達提供動力，它通過安裝在末級傳動裝置的行星齒輪運行，末級傳動裝置使傳動鏈輪旋轉。液壓馬達采用彎軸型，每臺液壓馬達都由一臺采用閉式回路的泵驅動。推進回路的主要元件包括主液壓泵、推進液壓馬達、過濾器、閥門和控制器。液壓泵為連接不同裝置的各種液壓缸和液壓馬達提供油流。

旋轉系統：旋轉系統的作用是在鉆孔或離開孔的時候使鉆頭和鉆柱旋轉。旋轉力來自位于旋轉頭的兩臺旋轉液壓馬達。旋轉回路是閉環靜油壓傳動系統。（DCS）主泵的油流進入旋轉馬驅動其旋轉，旋轉方向由操作人員控制。旋轉回路基本元件包括（DCS）側主泵、控制器、換向閥、熱油循環閥、旋轉馬達、旋轉頭、電動機控制閥、泄壓閥和管道。在“鉆進”方式時，換向閥在“X”端口有先導壓力。這使得主換向閥位置由“P”切換到“B”以及由“A”切換到“T”。

鉆進系統：液壓系統鉆進元件包括駕駛室側（CS）主泵、鉆進缸、偏心閥、壓力控制閥和兩只雙通（OPC）閥。鉆機鉆進回路在閉路回路中采用駕駛室側（右邊）泵和下拉壓力缸。通過移動位于操作人員駕駛室操作人員控制臺上比例電子控制器控制該泵。控制器使泵沖程機構運行從而控制油流。泵取消沖程后（控制器在中心/切斷位置），傳動回路內就沒有任何油流，而鉆進缸不移動。如果泵執行沖程（前進或后退），缸筒相應向上或向下移動。鉆進缸的行進速度與主泵流量（控制桿移動量）成比例。

冷卻系統：冷卻回路借助一套翅片管式換熱器來實現，液壓油熱量傳給管程中的翅片，然后流回液壓油箱。雙聯泵P1段向風扇回路提供油流。風扇速度控制閥控制風扇電機轉速和慣性滑行停機。有一個止回閥用于控制冷卻器旁路。油進入“P1”端口處的風扇速度控制閥。該油由此可流往風扇馬達。當泵停轉（電動機斷開）時，從風扇電機流出的油通過3psi止回閥從“B”斷開值“A”端口再生并允許電動機慣性滑行停機。冷卻器兩端的止回閥允許在冷卻器芯兩端的壓力降超過65psi時將油旁路冷卻器芯。這就提供了加熱液壓系統的途徑并且它保護冷卻器免于在油冷時損壞。試驗端口允許對“A”端口側進行壓力檢查。

2 故障分析及解決方法

2.1 CDM75D壓輪鉆液壓系統工作壓力低時的故障

當系統工作壓力低于額定壓力時，首先觀察主油泵是否有液壓油輸出。如果沒有的話，則可能是柱塞和及上的活動套等關鍵部件磨損嚴重或損壞；如果有油輸出的話，考慮液壓油溫對系統壓力影響，如果油溫超出正常范圍勢必會加大內泄，進而影響工作壓力低。其次檢查壓力控制元件如溢流閥等是否出現故障。如果溢流閥的閥芯與閥座、閥座與座孔之間密封不好出現漏油、閥芯被雜質卡死、彈簧出現異常不能調壓都會影響壓輪鉆機液壓系統工作壓力低。如果是油泵故障可以換油泵；液壓油溫度高時檢查散熱部分是否正常，如有必要可更換油品；壓力控制元件的處理可以清洗或更換。

2.2 CDM75D壓輪鉆機液壓系統工作壓力正常時的故障

流量低對系統的影響直接反映在執行機構動作速度上，鉆架的起落變慢、穿孔率效低速度慢。在判斷是主油泵故障之前，應先從以下五個方面排除：（1）發動機功率不足，轉速偏低。（2）操控閥的動作行程是否變小。如果行程變小，液壓油的通道也會變窄，流量隨之變小，應根據零件損壞情況予以修復或更新、或拆開清洗，使調節機構動作靈活，工作正常。（3）液壓泵變量機構失靈。調節油泵的斜盤角度失靈后，會導致回流量加大，一部分直接回流到液壓油箱。可以調節變量構嘗試流量有無變化，如果沒有變化，則變量機構失靈，進行維修和更換。（4） 管路及濾清器堵塞，通油不暢。（5）油箱油位是否正常。液壓油箱油位過低，油泵會吸入部分空氣，空氣在液壓管路中占據一部分體積，導致流量降低，此時油泵運轉因吸入空氣產生刺耳的尖叫聲，為判斷故障提供了特征。

一般來說，處理液壓故障的方法是： （1）液壓故障和電氣控制故障可能導致一樣的癥狀，首先區別是液壓故障還是電氣控制的故障。（2）從液壓油的流向開始查找故障時，可以先判斷故障是出現在哪一段液壓油流程內，然后一步一步縮短流程，直至找到癥結 （3）掌握故障種類進行綜合分析，根據故障最終的現象，逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因，為避免盲目性，必須根據系統基本原理，進行綜合分析、邏輯判斷，減少懷疑對象逐步逼近，最終找出故障部位。（4）排除法排除故障時的原則是先從簡單好拆的元件入手，以免不必要的工作量。（5）做好日常記錄，包括運行記錄、修理記錄，特別是對液壓故障處的故障時的表現癥狀，處理細節進行歸類，為液壓故障診斷提供經驗。

3 結語

液壓系統可以說是CDM75D壓輪鉆機最核心的部分，其重要性不言而喻，結合本人日常工作經驗簡單分析了CDM75D牙輪鉆機液壓系統的故障，希望能幫助到從事壓輪鉆機維護保修的人員快速判別故障，提高設備利用率，能夠讓CDM75D更好地為礦山穿孔爆破服務。

參考文獻

[1] 王曉方.液壓與氣動技術[M].北京：中國輕工業出版社，2006：33-55、257-264.

[2] 張世亮.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2006：2-7.

作者簡介：李名江（1975-），男，湖北宜昌人，供職于葛洲壩易普力股份有限公司，中級職稱，研究方向：工程爆破（礦山）機械。